陜西旬陽砂硐溝汞銻礦含礦構造特征及成礦物質來源探討

趙新科，曹林杰，申玉科，李偉松，馬云峰，劉亞莉，王曉虎，孫健，劉利民

(1.陜西地礦第一地質隊，陜南安康 725000;

2.陜西省礦產資源勘查與綜合利用重點實驗室;陜西安康 710054; 3.中國地質科學院地質力學研究所，北京 100081)

陜西旬陽砂硐溝汞銻礦含礦構造特征及成礦物質來源探討

趙新科1，2，曹林杰1，申玉科3，李偉松2，馬云峰1，劉亞莉1，王曉虎3，孫健1，劉利民1

(1.陜西地礦第一地質隊，陜南安康 725000;

2.陜西省礦產資源勘查與綜合利用重點實驗室;陜西安康 710054; 3.中國地質科學院地質力學研究所，北京 100081)

陜西旬陽砂硐溝汞銻礦富集區(qū)汞銻含礦體受褶皺構造(背斜)和斷裂構造的聯(lián)合控制。通過對控(含)礦構造、富礦空間的構造次序以及結構面組合特征等的詳細研究，對初步建立的“背斜+一刀”的成礦模式進行了完善。成礦流體、稀土分析等綜合研究顯示成礦物質可能來源于地殼深部。已有的勘查工程及找礦成果表明，本礦集區(qū)具有較大的找礦潛力。

含礦構造特征;成礦模式;構造組合;砂硐溝汞銻礦

旬陽地區(qū)汞銻礦帶位于秦嶺—中亞汞銻礦帶、山陽—旬陽汞銻成礦亞帶的南帶，屬于公館—鄖西汞銻礦帶的主體部分［1～3］，區(qū)域構造復雜，成礦地質條件好。除早期在公館—迴龍一帶發(fā)現(xiàn)的2個(特)大型汞銻礦床和老虎蕩—馬鞍寨、砂硐溝等礦化富集區(qū)［4～8］外，近幾年區(qū)域找礦效果明顯，在面積約670 km2的范圍內，已發(fā)現(xiàn)汞銻礦床(化)點25處，汞、銻、鎢、金等化探、重砂異常多處。砂硐溝地區(qū)地處褶皺與斷裂構造的疊加復合部位，化探、重砂異常強，在野外地質測量工作的基礎上，已施工7個鉆孔ZK3801、ZK4201、ZK4601、ZK4602、ZK5001、ZK5402、ZK5801，鉆孔穿過3號礦化帶或3、2號兩個礦化帶，在每個鉆孔巖芯中都見到達工業(yè)品位的礦體，顯示深部具有良好的找礦潛力［9］。本文通過控(含)礦構造、富礦空間構造次序以及結構面組合特征等的詳細研究，對初步建立的“背斜+一刀”的成礦模式進行了完善。

1 區(qū)域地質概況

該礦區(qū)所處大地構造位置為秦嶺造山帶東段南部，南秦嶺—大別山構造帶中部的南秦嶺褶皺帶，屬留鳳關—金雞嶺褶皺亞帶［10］。南羊山向斜、砂硐溝—西岔河背斜和大羊山向斜(田家山向斜)組成的區(qū)域性近東西向展布的羊山復向斜和南羊山斷裂(為旬陽北部汞銻礦化集中區(qū)發(fā)育的主干斷裂構造)構成區(qū)內的基本構造格架［11］;區(qū)內主要出露志留系、泥盆系。該區(qū)是秦嶺成礦帶有色貴金屬的主要集礦區(qū)［2］，已發(fā)現(xiàn)汞、銻、金、鉛、鋅、銀、鎢、銅、鐵、錳等10種金屬礦產和重晶石、水晶、煤、白云巖、石灰?guī)r、明釩石、黃鐵礦等7種非金屬礦產。以區(qū)域性的南羊山斷裂(F3)為界，北部有著名的公館、青銅溝(特)大型汞銻礦床和惠家溝、小河金礦床等，本次研究并開展勘查評價的砂硐溝汞銻礦集區(qū)位于該區(qū)域性斷裂以南(向南約5 km)的地帶(見圖1)。

圖1 區(qū)域地質略圖［12］Fig.1 A regional geologicalmap of the Shadonggou deposit

2 礦床地質特征

2.1 主要賦礦層位特征

砂硐溝地區(qū)地表出露地層主要為上泥盆統(tǒng)及上石炭紀地層。該區(qū)地層間以整合接觸為主，局部為斷裂接觸。巖性組合特征較復雜(見表1)，其中含礦地層主要為楊嶺溝組、落駕河組、南羊山組等。

2.2 含礦構造地質特征

2.2.1 褶皺構造控礦

砂硐溝汞礦床主要受砂硐溝短軸背斜和砂硐溝—馬家槽與礦硐粱間的送駕園斷層(F11)控制，含礦蝕變帶主要發(fā)育于背斜構造的南翼(見圖2)。成礦物質的富集主要受次級褶皺和低級節(jié)理裂隙構造以及構造形態(tài)和巖層產狀變化控制。該礦區(qū)以含礦構造劃分出Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ等不同的含礦蝕變帶。

褶皺對礦化的控制作用主要表現(xiàn)在圈閉性、裂隙構造發(fā)育性以及通過構造裂隙和斷裂構造等可形成虛脫空間運移并儲存成礦物質［13］。例如在轉折端部位常形成虛脫空間，生成馬鞍形礦體［8］，圖3所示C17等老硐都在主背斜和次級褶皺的軸部分布。

表1 東甘溝—砂硐溝地層發(fā)育層序Table 1 The stratigraphic sequence of Donggangou-Shadonggou

圖2 層間斷裂兩側礦化賦存特征示意圖Fig.2 Themineralization occurrence characteristics on both sides of interlayer fracture of the Shadonggou

2.2.2 斷裂構造控礦

該區(qū)斷裂以東西向(F12)和北西西向(F11)斷裂構造為主，形成斷裂構造網絡。F11為主斷層，斷裂構造帶寬20～50 m，總體產狀185°—190°∠78°—88°，斷層延伸長度2.0～2.8 km;東西向斷裂以F12為代表，區(qū)域上延伸達13.6 km以上，總體走向265°—275°，傾向南，傾角在60°—80°之間。

圖3 砂硐溝西側剖面示意圖Fig.3 Cross-section of the west side of the Shadonggou deposit

在砂硐溝背斜軸部及其兩翼，沿F11斷裂構造帶控制的層間斷層或兩側蝕變強烈，原生汞礦化普遍(見圖4)。礦化富集主要發(fā)育于斷層破碎帶(見圖5)、斷層交匯處(見圖6)、斷層面彎曲處(見圖7)。從含礦性分析，北西西向斷裂(F11)構造帶的含礦性最好，為成礦期斷裂構造。在剖面上，沿層間滑動斷層結構面發(fā)生膝折(應力變換)的部位，蝕變強烈，礦化富集(見圖7、圖8);在Ⅲ含礦蝕變帶內的層間滑動斷層將含礦體劃分為兩部分，且沿該蝕變帶硅化、方解石化強，表明其對成礦的導礦作用(見圖6)。

圖4 斷裂下盤礦化賦存特征示意圖Fig.4 Themineralization occurrence characteristics of the down block of fault

圖5 層間斷裂兩側礦化賦存特征示意圖Fig.5 Themineralization occurrence characteristics of the interlaminar fracture on both sides

2.2.3 節(jié)理裂隙與成礦

圖6 層間滑動總體控礦示意圖Fig.6 The ore-controlling sketchmap of interformational sliding

圖7 礦化體與層間滑動傾角變化關系示意圖Fig.7 The relationship between the ore body and inter sliding angle

圖8 礦化體與層間滑動平面形態(tài)示意圖Fig.8 Plane diagram of the ore body and interformational sliding

圖9 礦化裂隙近垂直層理Fig.9 Vertical stratification ofmineralized fractures

通過地表、采硐節(jié)理礦化觀察，結合節(jié)理裂隙的統(tǒng)計資料表明，成礦物質的產出和富集與節(jié)理裂隙關系極為密切(見圖9、圖10)，砂硐溝發(fā)育的3條含礦蝕變帶都是在節(jié)理裂隙密集帶內，而且辰砂和輝銻礦也基本上發(fā)育于裂隙中。其中產狀為260°—297°∠60°—80°、260°—297°∠10°—30°和335°—351°∠33°—55°的節(jié)理裂隙含礦性較好，105°∠5°—30°節(jié)理裂隙含礦性次之，其余含礦性較差。

同時根據汞礦化在脈體中的產出部位和形態(tài)不同，總結出以下5種情況:①汞礦化呈浸染狀產于兩條脈體交匯處和脈體產狀由陡變緩處;②汞礦化呈浸染狀產于似縫合線或與圍巖的界限上;③汞礦化呈浸染狀產于脈體的膨大部分以及脈體的尖滅和收縮部分;④汞礦化呈單顆粒晶體和集合體產于石英晶洞或者石英晶洞中所充填的白云石顆粒間;⑤汞礦化呈細脈狀充填在圍巖和脈體中的裂隙內［5，14］。

2.3 含礦體圍巖蝕變特征

含礦體的圍巖蝕變屬構造活動與熱液運移相互耦合作用的結果［15］，比較常見的蝕變有硅化、矽卡巖化、泥化、青磐巖化、絹云母化和鉀長石化等。

砂硐溝礦區(qū)圍巖蝕變主要沿砂硐溝短軸背斜的轉折端及南翼分布，該部位也是斷裂構造相對發(fā)育的地方，多條蝕變帶呈北西西向展布，因沉積地層巖性差異而表現(xiàn)為不同的蝕變強度?？傮w上，砂硐溝礦集區(qū)蝕變帶規(guī)模較大，地表出露東西長可達2 km，寬度多在10～100 m，最寬處近200m。在巖層裂隙密集的部位，蝕變作用強烈，而且蝕變類型多樣，主要為白云石化、方解石化和硅化，其次為黃鐵礦化，另有少量的角礫巖化、重晶石化和赭石化等。

蝕變作用與構造活動密切相關，主要表現(xiàn)為:

①受褶皺、斷裂構造控制明顯，強度不一且不均勻。在砂硐溝短軸背斜軸部及其南翼地層，基本均發(fā)生蝕變現(xiàn)象，在背斜軸部和近斷層兩側蝕變最強烈;北翼地層除小范圍蝕變微弱，大都沒有發(fā)生蝕變現(xiàn)象。

②圍巖蝕變因所處構造部位不同而具差異性。背斜軸部以白云巖化、硅化為主，伴隨方解石化、黃鐵礦化和少量重晶石化;南翼以方解石化、硅化為主，伴隨有黃鐵礦化、白云石化;北翼近軸部地段有弱的方解石化。

③受構造活動控制，圍巖蝕變具有疊加和多期活動特點。經野外觀察和礦相資料歸納研究認為，早期以白云巖化為主，方解石化次之;硅化發(fā)生于晚期，且與汞銻礦化關系最密切。

④角礫化沿構造線局部分布。

⑤圍巖蝕變表現(xiàn)為兩種方式。一種是新生成的礦物呈細粒、隱晶質散布于圍巖中，以交代形式出現(xiàn);另一種為新生成的礦物充填于節(jié)理裂隙中，呈脈狀、網脈狀與圍巖之間有明顯的交代現(xiàn)象，與成礦關系最為密切［16］。

2.4 成礦構造的期次劃分

結合該勘查區(qū)探礦工程與含礦體組構特征等，本文將旬陽縣砂硐溝汞銻礦礦集區(qū)成礦構造歸納劃分為3個期次(見表2)。由表2可見，該礦集區(qū)主要成礦構造期應屬第2期(D2)，即與砂硐溝背斜構造相配套的北西西向走向斷裂是成礦物質運移的主要導礦構造。含礦構造蝕變帶的聯(lián)合剖面圖(見圖11)亦可充分印證這一結論。

3 成礦物質來源探討

3.1 含礦構造帶地球化學特征

砂硐溝背斜核部及轉折端部位，Au、Sb、As、Ag等礦化元素沿構造帶及構造的復合部位含量相對較高，尤其在導礦構造F11(見圖12)中。在不同的構造部位，成礦元素的含量常呈現(xiàn)出不一致性;整體上礦化較好的部位處于斷裂構造帶內，向兩側則礦化減弱(見圖13、圖14)。

表2 旬陽縣砂硐溝汞銻礦區(qū)成礦構造期次劃分Table 2 Metallogenic tectonic stages of the Shadonggou mercury-antimony deposit in Xunyang

圖11 旬陽縣砂硐溝汞銻礦集區(qū)含礦構造蝕變帶聯(lián)合剖面圖Fig.11 Joint profile for the belts of alteration in the Shadonggou Hg-Sb ore filed in Xunyang

圖12 F11斷層帶主要微量元素含量曲線圖Fig.12 Diagram of trace elements in the F11fault

圖13 50號勘探線剖面Fig.13 Cross section for the Line 50

圖14 50線剖面礦化元素含量分布圖Fig.14 Distribution of themineral elements in the Line 50

元素的相關性分析表明，Sb和Hg的相關系數(shù)達0.979，Au和As的相關系數(shù)為0.885，說明這兩組元素表現(xiàn)為強的正相關性，而其他元素之間的相關性不太明顯。

3.2 稀土元素

稀土元素在礦床學中主要作為成礦過程中熱液和成礦物質來源的示蹤劑［17～18］，如成礦物質的搬運方式、不同成礦階段熱液的性質、熱液搬運的途徑、圍巖蝕變等［17～18］。砂硐溝汞銻礦點稀土元素樣品主要采集于50號探槽，測試結果見表3。從礦化蝕變巖石、圍巖的稀土數(shù)據分析，該區(qū)稀土元素主要呈現(xiàn)以下幾個特征:

①ΣREE(稀土元素總量)差別較大，最小為13.51×10－6，最大可達244.35×10－6，平均值63.79×10－6，含方解石脈等較多的巖石相對其他巖石稀土元素的總量較低。

②ΣLREE(輕稀土元素總量)為11.70×10－6～197.43×10－6，平均值50.09×10－6。

③ΣHREE(重稀土元素總量)為3.08×10－6～46.92×10－6，平均為13.71×10－6。

④ΣLREE/ΣLREE介于2.12～5.78之間，平均為3.71，均呈現(xiàn)輕稀土富集的右傾型式。

⑤La/Sm介于3.30～9.55之間，平均為5.63;Gd/Yb介于1.75～4.11之間，平均為2.92，輕重稀土元素分餾明顯。鈣質千枚巖、含砂質灰?guī)r具有負的Eu異常(見圖15)。

表3 稀土元素分析結果Table 3 Compositions and characteristics of rare earth elements 10－6

圖15 砂硐溝5號勘探線稀土元素含量曲線Fig.15 Compositions of rare earth elements in the Line 50 in Shadonggou

3.3 成礦物質來源探討

3.3.1 流體包裹體巖相學特征

本次研究選取成礦期即D2期的石英中包裹體為研究對象，首先將用于研究的樣品磨制成厚0.125～0.130 mm的包裹體片，在顯微鏡上進行流體包裹體巖相學觀察，鑒定出與成礦同期的流體包裹體，圈出適合測溫的有代表性的原生包裹體［19～21］。通過流體包裹體巖相學觀察發(fā)現(xiàn)，包裹體總體顆粒較小，形態(tài)上有圓形、橢圓形、不規(guī)則形狀等，粒度一般小于15μm，個別可到20μm，氣液兩相為主。

3.3.2 流體包裹體測溫及鹽度、成礦深度估算

在砂硐溝分析樣品中選取石英流體包裹體21個，測得砂硐溝礦區(qū)包裹體均一溫度范圍137.7～206.5℃，平均170.5℃;冰點溫度介于－25.2～－2.2℃，平均值－8.9℃。部分樣品冰點溫度低于－21.2℃，同時也未見石鹽子晶，結合流體包裹體群分析結果推斷其流體體系以H2O-NaCl-CaCl2、H2O-NaCl-MgCl2體系為主。所以當冰點溫度高于－21.2℃時，用簡單鹽水體系計算鹽度;冰點溫度低于－21.2℃時用文獻［12］轉引的池國祥經驗公式計算鹽度。計算得出砂硐溝礦區(qū)鹽度w(NaCl質量分數(shù))在3.71%～25.7%之間，平均值12.1%。

利用流體包裹體均一溫度估算成礦壓力和深度時要考慮流體壓力。壓力(P)估算采用邵潔漣［22］的經驗公式，即P=P0×T/T0(其中P0=219+2620S，T0=374+920S;T為流體包裹體均一溫度，℃;S為流體包裹體鹽度;T0為初始溫度，℃;P0為初始壓力，Kb)。成礦深度(H)估算采用文獻［12］轉引的Sheperd的經驗公式，即P=2.7×0.0981H。計算結果顯示砂硐溝礦區(qū)成礦深度介于1431～2157 m，平均深度1756 m。

3.3.3 成礦物質來源討論

利用在砂硐溝礦集區(qū)Ⅱ號含礦蝕變帶TC50所采集的樣品的稀土元素含量，采用地球巖石La/Lb-!REE圖解［18，23～24］，對該礦區(qū)所采集的樣品數(shù)據進行投圖(見圖16)，由圖示結果可以看出，樣品主要落于鈣質泥巖沉積區(qū)，與本次研究工作區(qū)的地質事件相吻合。

圖16 地球巖石的La/Yb-!REE圖解［12］Fig.16 Diagram for La/Yb-!REE of rocks

4 結論

砂硐溝礦集區(qū)汞銻含礦體主要賦存于斷裂、節(jié)理裂隙或層間斷層、順層劈理等構造密集區(qū)。本次研究工作對在旬陽北部汞銻礦田所總結的汞銻礦“背斜+一刀”的構造控礦模式進一步予以厘定，“背斜”即為砂硐溝背斜，“一刀”即為與砂硐溝背斜軸線近于平行的走向斷層(F11)及其組合。

砂硐溝汞銻礦集區(qū)所探(查)明的工業(yè)礦體主要賦存于碳酸鹽巖地層及其巖性組合中，且按照“背斜+一刀”的成礦構造模式成生富集，遠離或發(fā)育不完整的該成礦構造組合中一般沒有具一定規(guī)模的汞銻工業(yè)礦體賦存。

砂硐溝兩側具有較大規(guī)模的礦化蝕變帶，最寬處可達上百米，礦化影響范圍較大，深部具有較好的成礦前景。砂硐溝背斜的南翼具有較好的礦化蝕變信息，是找礦重點區(qū)域。斷裂及擠壓碎裂巖帶是成礦物質運移的通道和富集與沉淀的場所，重點在斷裂及擠壓破碎帶部位進行找礦。成礦物質來源于深部地層，深部具有找礦的巨大潛力。同時，已施工的鉆孔資料揭示深部黃鐵礦化和硅化較強且具有分帶性的雛形(局部發(fā)育汞銻礦化)，表明深部的成礦潛力較大。

構造、蝕變、礦化的有機結合是成礦作用的內在機制。旬陽北部砂硐溝礦集區(qū)在成礦作用過程中應具有統(tǒng)一的構造應力場、大地構造背景和構造格架;統(tǒng)一的蝕變礦化類型和圍巖地質條件。因此，該區(qū)的汞銻多金屬找礦應以背斜構造為格架，以灰?guī)r、白云質灰?guī)r等脆性巖層為容礦巖性組合。

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THE ORE STRUCTURAL FEATURES AND THE ORE-FORM ING
MATERIAL SOURCE OF THE SHADONGGOU MERCURY
ANTIMONY DEPOSIT IN XUNYANG，SHAANXI

ZHAO Xin-ke1，2，CAO Lin-jie1，SHEN Yu-ke3，LIWei-song2，MA Yun-feng1，LIU Ya-li1，WANG Xiao-hu3，SUN Jian1，LIU Li-min1

(1.The No.1 Geological Team，Bureau of Geology and Mineral Resourcesof Shaanxi，Ankang 725000，Shaanxi，China;
2.Shaanxi Key Laboratory of Exploration and Comprehensive Utilization of Mineral Resources，Xi’an 710054，China; 3.Institute of Geomechanis，CAGS，Beijing 100081，China)

The mercury antimony ore body of the Shadonggou ore field in Xunyang，Shaanxi is controlled jointly by the fold structure(anticline)and fracture structure．Through studying the ore controlling structures，the tectonic sequence of the ore-rich space and the combination characteristics of structural plane，the metallogenic model of"anticline+one knife"has been established and completed．The ore-forming fluid and rare earth analysis show that themetallogenicmaterialmay be from the deep crust．The existing exploration engineering and prospecting results show that this ore concentration area has great prospecting potential．

the ore structure characteristics;metallogenic model;structure assemblage;the Shadonggou mercury antimony deposit

P618.6

A

1006-6616(2016)02-0199-13

2015-10-27

中國地質調查局地質調查項目(12120113096100);陜西省地勘基金項目(61200901020)

趙新科(1966-)，男，教授級高工，從事礦產資源勘查研究與技術管理工作。E-mail:1013213435@qq.com